Es ist die bisher grösste Investition der Lohndreherei Heinrich GmbH aus Berlin: Das Bearbeitungszentrum Bumotec s181 des Schweizer Herstellers Starrag. Damit gelang der Einstieg in die hochpräzise Komplettbearbeitung von Komponenten für Atemschutzgeräte. Der Mut macht sich nun bezahlt.

«Willkommen im Schweizer Eck», begrüsst uns Christian Pooch, geschäftsführender Gesellschafter der Heinrich GmbH aus Berlin und führt uns zu seiner neuesten Investition: Einem 5-achsigen CNC-Dreh-Fräs-Zentrum Bumotec s181 mit insgesamt neun CNC-Achsen, das nun neben fünf Drehautomaten eines ebenfalls aus der Schweiz stammenden Herstellers steht.

Bei Heinrich arbeiten mehr Maschinen als Menschen, denn die Vielzahl an unterschiedlichsten Aufträgen – von Losgrösse eins bis zur Grossserie mit mehreren Millionen Teilen – erfordert einen sehr grossen Maschinenpark mit mehr als 30 Anlagen. Pooch: «Wo der Prozess und das Produkt es erlauben, lassen wir einige Werkzeugmaschinen auch nachts ohne Bediener in Geisterschicht laufen.

Mit dem neuen Bearbeitungszentrum, der bisher grössten Investition, wollen die Berliner Neuland betreten. Ein Stammkunde fragte die Berliner, nachdem ein Wettbewerber bereits gepasst hatte, ob sie sich die Produktion eines Verteilers für ein Atemschutzgerät zutrauen. «Es ist ein Bauteil, das mit Blick auf Toleranzen und Gratfreiheit äusserst anspruchsvoll ist», erklärt Pooch. «Denn es darf ja nicht vorkommen, dass etwa ein Feuerwehrmann beim Einsatz kleine Gratteilchen einatmet.»

Obwohl es deutlich preisgünstigere Bearbeitungszentren gibt, entschied sich Pooch nicht nur wegen der Präzision für die Bumotec s181, einem 5-Achsen-Simultan-Dreh-Fräs-Zentrum mit CNC Fanuc 31i panel und Rücknahme-Einheit zur Komplettbearbeitung von komplexen und hochpräzisen Werkstücken.

Besitzerstolz: Bei dem Familienunternehmen Heinrich schaut Chef Christian Pooch noch immer selbst nach dem Zustand seiner Werkzeugmaschinen – hier bei der neuen Bumotec s181. (Bilder: Starrag/Ralf Baumgarten)

«Als sehr smart beim neuen Bearbeitungszentrum empfinde ich die Drehspindel», erklärt Pooch. «Das erleichtert unseren Bedienern den Übergang von der reinen Drehmaschine zum Bearbeitungszentrum.» Mit seiner HSK-40-Werkzeugspindel (30.000 min-1) lassen sich sehr kleine Bauteile einzeln oder von der Stange (maximaler Durchmesser: 32 mm) auf 1,5 µm exakt bearbeiten. Von den ganz neuen Möglichkeiten ist auch einer seiner beiden mitarbeitenden Söhne sehr angetan.

«Mit unserem einstigen Stammgeschäft, dem Drehen von Schrauben und Muttern, ist es schon längst nicht mehr allein getan», meint Betriebsingenieur und Prokurist Tobias Pooch. «Aber wir können uns nun mit der Bumotec noch weiter als bisher mit Hochpräzisionsbauteilen positionieren und international aufstellen.» Die Resonanz bei der Stammkundschaft ist gross, denn mit der Bumotec stosse Heinrich das Tor zu völlig neuen Welten, sprich Wachstum, auf.

Besonders effektiv: Die innere Kühlschmiermittelzufuhr durchs Werkzeug und die externe Kühlung sparen Heinrich bei Aluminium Sekunden ein und sorgen so für mehr Produktivität.

Besonderen Wert haben die Poochs auf einen hohen Automatisierungsgrad gelegt, um die Bumotec s181 im Fall der Fälle auch rund um die Uhr einsetzen zu können. Dazu wurde das Bearbeitungszentrum mit einem automatischen Werkzeug- und Werkstückwechselsystem ausgestattet. Der Werkzeugwechsler besitzt 60 Plätze, die mit freier Wahl an Dreh- oder Fräswerkzeugen bestückt werden können. Beim Werkstückwechsler handelt es sich um ein Palettiersystem für fünf Paletten, auf denen jeweils 30 Rohlinge Platz finden.

Beide Systeme sind bei steigendem Bedarf erweiterbar auf maximal 90 Werkzeuge und 300 Werkstücke. Die von allen Seiten komplett bearbeiteten Werkstücke werden auf ein Förderband entladen und in einen mit Öl befüllten Behälter (Kapazität: 300 Werkstücke) gesammelt. Für das System spricht, dass das Handling ohne Beeinträchtigung der Hauptzeit abläuft. Der Anwender kann alle Komponenten der Automatisierung bedienen, bestücken und handhaben, ohne die Produktion zu stoppen.

Ausbaufähig: Bei steigendem Bedarf lässt sich das Bearbeitungszentrum Bumotec s181 auf den Einsatz von maximal 90 Werkzeugen erweitern.

Die Berliner haben zusammen mit einem Starrag-Experten den Prozess für das neue Bauteil im Spätherbst 2017 gestartet. «Es ist unglaublich, aber wahr», freut sich Tobias Pooch. «Wir produzieren seit der Inbetriebnahme des Bearbeitungszentrums, ohne dass seitdem irgendwelche Korrekturen notwendig waren.» «Wir hatten die Bumotec s181 auch bewusst mit Einrichtung gekauft, da wir hier Neuland betreten», ergänzt sein Vater.

Das neue Bauteil verbindet als Herzstück die Sauerstoffflasche mit der Atemschutzmaske. Als Ausgangsmaterial dient ein Schmiederohling aus einer speziellen, siliziumhaltigen Aluminiumlegierung (AlSi05). «Es ist drehtechnisch sehr unangenehm, weil bei ihm extrem lange Späne entstehen», berichtet Christian Pooch. «Auf der Bumotec lässt es sich dagegen deutlich angenehmer mit kürzeren Spänen fräsen.» Nicht nur zum Entfernen der Späne, auch zum Kühlen der Werkzeuge erhielt die Bumotec s181 ein System, dass das Werkzeug unter Hochdruck (90 bar) mit Kühlschmierstoff versorgt.

Besonders effektiv ist die innere Kühlschmiermittelzufuhr durchs Werkzeug, «die uns bei Aluminium echte Sekunden einspart und so für mehr Produktivität sorgt» (Christian Pooch). Für die Genauigkeit spricht zum Beispiel die H7-Bohrung, die auf 14 µm exakt gefräst wird. Christian Pooch: «Es erstaunt schon, dass sich ein sonst gebohrtes Loch derart präzise fräsen lässt – mit absoluter Rundheit und hoher Oberflächengüte.»

«Die grösste Herausforderung besteht in der Gratfreiheit der vielen miteinander verbundenen Kanäle», ergänzt Michael Paulus, Product Sales Manager vom Starrag-TechCenter für Medizintechnik und Feinmechanik, Büro Oberhausen (Oberbayern). Heinrich erlaubt sich sogar den fertigungstechnischen Luxus, das Bauteil nicht nur innen, sondern auch aussen komplett zu entgraten und anschliessend zu eloxieren. «Das Besondere ist, dass die Maschine nicht nur Stangen-, sondern auch Einlegeteile zerspant», erläutert Paulus. «Die Bumotec legt den Rohling automatisch ein, bearbeitet alle sechs Seiten und transportiert ihn dann automatisch weiter.»

Verschärfend kam hier hinzu, dass es sich um ein gepresstes Ausgangsteil mit sehr grossen Toleranzen handelt, dass sich nicht zuletzt dank spezifisch ausgelegtem und an die Maschine angepasstem Spannsystem präzise zerspanen lässt. Paulus: «Das Spannsystem wurde bei uns speziell für dieses Bauteil und diese Maschine entwickelt und eingefahren.»

«Uns war es wichtig, dass wir wegen der Einarbeitung einen deutschsprachigen Support durch einen Branchenkenner erhalten», ergänzt Christian Pooch. Diese Unterstützung übernehmen Paulus und das TechCenter für Medizintechnik und Feinmechanik der Business Unit «Precision Engineering» im süddeutschen Immendingen bei Tuttlingen. Paulus: «Ich bin nun seit 28 Jahren in Sachen hochpräziser Kleinstteilbearbeitung u.a. in der Uhren- und Medizintechnik-Industrie unterwegs und kann daher Kunden aufgrund meiner langjährigen Erfahrung aus vielen Projekten mit Know-how unterstützen.»

Alles in allem entspricht der Schweizer Neuzugang so auf mehrfache Art und Weise dem Starrag-Claim «Engineering precisely what you value». Besonderen Wert hatte Heinrich auf Profitabilität, Sicherheit und Wachstum gelegt. Ein Ziel haben die Berliner bereits erreicht: So arbeitet die Bumotec s181 von der ersten Stunde an prozesssicher und ohne Toleranzabweichungen. «Mit dieser Prozesssicherheit können wir einen neuen Kundenkreis erobern», sagt der Seniorchef.

«Wenige Monate nach dem Start mit der neuen Maschine zeichnet es sich bereits ab, dass sich auch die Ziele Profitabilität und Wachstum schnell erreichen lassen. Dank des Erstauftrags stehen wir in Sachen Refinanzierung der Investition in die Bumotec s181 schon jetzt gut da. Und es gab bereits sehr interessierte Anfragen von Kunden, denen wir aber erklärt haben, dass wir mit weiteren Aufträgen erst ab Mitte des Jahres 2018 starten wollen.»

Doch nicht nur potenzielle Auftraggeber reagierten positiv auf die Investition. «Die Bewertungsabteilung unserer Finanzierungsgesellschaft sagte uns sinngemäss, dass wir mit der Bumotec s181 gleich in die Championsleague eintreten», freut sich der Geschäftsführer. «Die Maschine schnitt sehr gut beim Wiederverkaufswert und der Langlebigkeit ab.»

Ein Gespräch mit Bassem Sudki, Projektingenieur bei der Starrag Vuadens SA, Vuadens (Schweiz) über die Bumotec s181, mit der die Lohndreherei Heinrich aus Berlin in das Fräsen mit kritischen Bauteilen einsteigt, von deren Qualität das Leben von Rettungskräften abhängt. 

Mit der Bumotec s181 lassen sich komplexe Bauteile aus Stangenmaterial bis zu einem Durchmesser von 32 mm bearbeiten. Das Mineralgussbett, die neueste CNC-Technologie und die Linearmotorantriebe sorgen für kompromisslose thermische Stabilität und Leistung. Die s181 eignet sich besonders für die Produktion von Uhrenkomponenten, chirurgischen Instrumenten, medizinischen Implantaten und von komplexer Mikromechanik.

Als Ausgangsmaterial dient ein Schmiederohling aus einer speziellen, siliziumhaltigen Aluminiumlegierung, der sich aufgrund seiner Form, Grösse und der Art der Bearbeitung nicht konventionell der Hauptspindel zuführen lässt. Aus diesem Grund schlugen wir dem Kunden den Einsatz von einem Palettiersystem mit zehn Paletten vor, auf dem sich insgesamt 300 Teile lagern lassen. Nach dem Beladen führt die Maschine die Rohteile automatisch der Hauptstation zu.

Das Palettensystem befördert eine Palette in den Bearbeitungsraum. Das Rohteil wird von der Palette in das Spannsystem der Hauptspindel geführt. Dies wird durch ein spezifisches Greifwerkzeug in der Frässpindel realisiert. Dieses Greifwerkzeug wird wie ein Standard-Fräswerkzeug gehandhabt. Es wird pneumatisch betätigt und als Fräswerkzeug im Werkzeugmagazin bevorratet.

Das trifft zu. Wir haben ein spezielles, pneumatisches Spannsystem für dieses Bauteil und diese Maschine entwickelt und eingefahren. Das System erfüllt gleichzeitig mehrere Funktionen: Es spannt das Bauteil während der Bearbeitung, bietet dabei aber genügend Platz für die Schneidwerkzeuge. Ausserdem ermöglicht der pneumatische Greifer die automatische und zugleich präzise Zuführung von Rohteilen. Ausserdem sorgt es für den sicheren Zugang zum Nachspannsystem. Automatisch läuft auch der Transfer der Bauteile von Bearbeitungsstation 1 zu Bearbeitungsstation 2 ab.

Es kommen speziell geformte Spannbacken zum Einsatz, die grosse Flexibilität bieten. Dank dieses Konstruktionsprinzips muss das Spannsystem nicht vollständig modifiziert werden, wenn sich das Rohteil oder der Bearbeitungsprozess ändert. Der Kunde muss nur die Klemmbacken austauschen.

Vorstellung der Bumotec s181 auf dem Youtube-Kanal Starrag TV.

Nach der Bearbeitung wird das fertige Teil automatisch in einer verfahrbaren Schublade abgeladen. Es wird über ein Förderband an der Aussenseite der Maschine zu einem Entnahmebehälter geleitet.

Zwei Schneidwerkzeuge arbeiten simultan mit einer hohen Abtragsrate. Deshalb schlugen wir dem Kunden eine kompakte Komplettlösung direkt an der Maschine mit integrierter Filterung, Kühlung, Pumpen, Hochdruckerzeugung und Späneförderung vor, welche die Aufbereitung des Kühlschmierstoffes übernimmt. Im Zusammenspiel mit dem direkt gekoppelten Späneförderer sorgt sie für einen autonomen, geschlossen ablaufenden Prozess.

Bildquelle: Starrag/Ralf Baumgarten

Publiziert von Technik und Wissen (ea)